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第十四章内能的利用
家庭是幼儿语言活动的重要环境,为了与家长配合做好幼儿阅读训练工作,孩子一入园就召开家长会,给家长提出早期抓好幼儿阅读的要求。
我把幼儿在园里的阅读活动及阅读情况及时传递给家长,要求孩子回家向家长朗诵儿歌,表演故事。
我和家长共同配合,一道训练,幼儿的阅读能力提高很快。
一.教材组成:
本章包括热机、热机的效率、能量的转化和守恒等三节内容。
一般说来,“教师”概念之形成经历了十分漫长的历史。
杨士勋(唐初学者,四门博士)《春秋谷梁传疏》曰:
“师者教人以不及,故谓师为师资也”。
这儿的“师资”,其实就是先秦而后历代对教师的别称之一。
《韩非子》也有云:
“今有不才之子……师长教之弗为变”其“师长”当然也指教师。
这儿的“师资”和“师长”可称为“教师”概念的雏形,但仍说不上是名副其实的“教师”,因为“教师”必须要有明确的传授知识的对象和本身明确的职责。
二.教材分析:
本章内容分成两部分:
内能的利用、能量守恒定律。
主要内容包括:
内能在实际生活中的应用----热机的工作原理,并介绍了燃料的热值、能量利用的效率等知识;从能量的角度把各种现象联系起来阐述能量守恒定律的内涵及其普遍性、重要性。
教师范读的是阅读教学中不可缺少的部分,我常采用范读,让幼儿学习、模仿。
如领读,我读一句,让幼儿读一句,边读边记;第二通读,我大声读,我大声读,幼儿小声读,边学边仿;第三赏读,我借用录好配朗读磁带,一边放录音,一边幼儿反复倾听,在反复倾听中体验、品味。
三.学情分析:
学生在上一章已学习了内能的本质、内能的改变等知识,为本章学习内能的利用奠定了基础。
热机是人们生产和生活中必不可少的机器,尤其是汽车等交通工具的普及,让学生更有了探究的欲望。
“教书先生”恐怕是市井百姓最为熟悉的一种称呼,从最初的门馆、私塾到晚清的学堂,“教书先生”那一行当怎么说也算是让国人景仰甚或敬畏的一种社会职业。
只是更早的“先生”概念并非源于教书,最初出现的“先生”一词也并非有传授知识那般的含义。
《孟子》中的“先生何为出此言也?
”;《论语》中的“有酒食,先生馔”;《国策》中的“先生坐,何至于此?
”等等,均指“先生”为父兄或有学问、有德行的长辈。
其实《国策》中本身就有“先生长者,有德之称”的说法。
可见“先生”之原意非真正的“教师”之意,倒是与当今“先生”的称呼更接近。
看来,“先生”之本源含义在于礼貌和尊称,并非具学问者的专称。
称“老师”为“先生”的记载,首见于《礼记?
曲礼》,有“从于先生,不越礼而与人言”,其中之“先生”意为“年长、资深之传授知识者”,与教师、老师之意基本一致。
四.教学目标:
1.了解内能的利用在生活中的主要意义。
要练说,得练听。
听是说的前提,听得准确,才有条件正确模仿,才能不断地掌握高一级水平的语言。
我在教学中,注意听说结合,训练幼儿听的能力,课堂上,我特别重视教师的语言,我对幼儿说话,注意声音清楚,高低起伏,抑扬有致,富有吸引力,这样能引起幼儿的注意。
当我发现有的幼儿不专心听别人发言时,就随时表扬那些静听的幼儿,或是让他重复别人说过的内容,抓住教育时机,要求他们专心听,用心记。
平时我还通过各种趣味活动,培养幼儿边听边记,边听边想,边听边说的能力,如听词对词,听词句说意思,听句子辩正误,听故事讲述故事,听谜语猜谜底,听智力故事,动脑筋,出主意,听儿歌上句,接儿歌下句等,这样幼儿学得生动活泼,轻松愉快,既训练了听的能力,强化了记忆,又发展了思维,为说打下了基础。
2.从能量转化的角度认识燃料的热值。
3.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以相互转化。
五.教学重点:
1.汽油机的工作原理及内能的转化过程,燃料的热值。
2.热值的物理意义及相关计算。
3.能的转化和守恒定律,知道能的转化和守恒定律是自然界最基本的定律。
六.教学难点:
1.汽油机的工作原理。
2.热机中的能量转化及损失,了解热机效率。
3.运用能的转化和守恒定律对一些自然现象进行分析,说明能量是怎样转化或转移的。
七.教法:
实验,模型演示,引导,举例,例题讲解。
八.学法:
阅读,讨论,观察,练习。
九.课时安排:
1.第一节:
热机1课时
2.第二节:
热机的效率1课时
3.第三节:
能量的转化和守恒1课时
4.第十四章:
内能的利用复习1课时
课题:
第一节热机
课型:
新授课主备教师:
李宏
教学目标:
1.知识与技能
(1)、了解四冲程汽油机的基本工作原理。
(2)了解柴油机与汽油机工作原理的相同与不同。
2.过程与方法
(1)通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功。
(2)利用模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理。
3.情感、态度、价值观
(1)通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力。
(2)通过阅读“科学世界现代汽车”扩展学生的知识面。
教学重点:
四冲程汽油机的基本工作原理及能量的转化过程。
教学难点:
四冲程汽油机的基本工作原理及能量的转化过程。
教法:
实验,模型演示,提问,举例.
学法:
阅读,讨论,观察。
教学准备:
汽油机模型及挂图等
课时安排:
1课时
教学过程:
一.复习:
(1)什么是内能?
如何才能改变物体的内能?
(2)叙述能量守恒定律(略)。
二.引入新课
由能量守恒定律可以看出,转移、转化是能量运动的普遍
形式。
人类在利用
能量方面所从事的主要工作正是广泛地寻找其来源,有效地控
制其去处,以达到驾驭它,利用它,让它为人类造福的目的。
那么人们是如何利用内能的呢?
这一节我们就来讨论这个问题。
三.进行新课
1.内能的利用。
(1)加热
举例:
煮饭、取暖、工厂的热处理、吹制玻璃工艺品等
上面的例子有一个
共同特点,都是直接利用内能转移来加热物体的,这是利用内能的一种方式
不利
方面:
能源浪费大,污染环境,应提高内能的利用率。
(2)做功
演示:
书中图14.1一1所示的实验。
在试管中装些水,用橡皮塞塞住,加热使水沸腾,会看到什么现象?
讨论这一过程中能量的转化情况、安全性和改进的方向。
(注意:
软木塞不要塞得过紧,免得试管炸裂伤人)
教师:
谁来说一下
该实验中能量的转化过程?
分析过程:
燃烧(化学能)――供
给水和水蒸汽――水蒸汽对外做功(内能转化成机械能)。
教师
:
这是利用内能的另一种方式:
用来对物体做功
2.热机
(1)介绍热机的发明
(2)把内能转化为机械能的机器称为热机。
(学生阅读教材18页的内容,并结合模型或挂图:
了解汽油机的构造;认识吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程;总结汽油机的工作原理;了解汽油机的实际应用。
)
3.向学生介绍几个名词:
(1)内燃机:
是因为它的燃料是直接在发动机内部的汽缸里燃烧的。
分为汽油机和柴油机。
(2)冲程:
活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。
(3)一个工作循环:
由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
4.思考问题:
(1)吸气冲程中为什么能将汽油和空气的混合物吸入汽缸?
(2)压缩冲程中压缩的是什么?
压缩到最后会有什么结果?
为什么?
它的能量是如何转化的?
(3)做功冲程中能量是如何转化的?
(4)排气冲程中为什么能将废气排出?
(5)结合生活实际同学们还有什么问题?
(6)你对柴油机知道多少?
5.学生通过讨论,知道:
最常见的内燃机,以汽油或柴油为燃料,分别叫做汽油机和柴油机。
(1)构造(出示模型或挂图。
边指示边讲解)。
进气门,排气门,火花塞,气缸,活塞,连杆,曲轴。
(介绍名称的同时,介绍各部分的
功能)
(2)工作原理。
(边运转模型边讲解,并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况)
内燃机的工作过程以一个循环为一个单元,一个循环又
分为四个冲程。
〈吸气冲程〉开始工作前,活塞位于气缸上端,进、排气门军关闭。
工作时,活塞由上向下运动,进气门打开,排气门仍关闭。
由于缸内体积增大,压强减小,空气和汽油的混合气体被吸入气
缸。
这是第一个冲程。
〈压缩冲程〉活塞运动到最下端,就开始转为向上运动。
这时进气门、排气门都
关
闭,混合气体被强行压缩,使气体的温度升高,压强增大。
这是第二个冲程。
〈做功冲程〉压缩结束时虽然温度较高,但未能达到燃料的燃点。
在压缩冲程结束的瞬间,
火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压气体,高温高压燃气推动活塞向上向下运动,通过连杆带动曲轴转动
。
实现
了内能向机械能的转化。
这是第三个冲程。
〈排气冲程〉做功冲程结束
,活塞继续向下向上运动,进气门关闭,排气门打开,燃烧后的废气被活塞推出缸外。
这是最后一个冲程。
此后,活塞又由上
向下运动,从此进入下一轮循环。
在一个工作循环中有四个冲程,活塞往复两次,曲轴转两周,对外做一次功。
(3)能的转化:
在做功冲程燃气对活塞做功,内能转化为机械能。
其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成
。
(4).柴油机:
用柴油作燃料的内燃机。
柴油机与汽油机的区别:
①柴油机与汽油机的相同点:
都是内燃机;一个工作循环都要经历四个冲程。
②柴油机与汽油机的不同点:
构造方面:
些油机没有火花塞,而在相应位置上安装的是喷油嘴。
吸入的气体不同,点火方式不同
小结:
内燃机一个工作循环活塞往复两次,曲轴转动两周,飞轮转两周,对外做功一次。
6.阅读科学世界现代汽车
板书:
第一节内燃机
一.汽油机
1.汽油机的四个冲程:
吸气冲程、压缩冲程(机械能转化为内能)、做功冲程(内能转化为机械能)、排气冲程.
2.汽油机的应用
二.柴油机
1.柴油机和汽油机的区别
2.柴油机的应用
作业设计:
课题:
第二节热机的效率
课型:
新授课主备教师:
李宏
教学目标:
1.知识与技能
(1)从能量转化的角度认识燃料的热值。
(2)知道热机的效率,并会计算有关效率问题。
(3)了解提高热机效率的途径。
2.过程与方法
通过图片,实例让学生知道环保重要性,培养学生重视提高保护环境的意识。
3.情感、态度、价值观
(1)感受技术与社会的联系,建立废物利用的观念。
(2)培养学生重视提高保护环境的意识。
教学重点:
(1)热值的物理意义及相关计算。
(2)热机的效率
教学难点:
热机中的能量转化及损失,提高热机效率的途径。
教法:
阅读,提问,讲解,例题分析.
学法:
阅读,讨论,观察,练习。
教学准备:
挂图
课时安排:
1课时
教学过程:
一.复习提问:
什么是机械效率?
二.新课引入:
热机是内能转化成机械能的机器,它跟所有机械一样,也有效率的问题,这一节我们就来讨论这个问题。
(一)、燃料的热值
在化学课上已讲了燃烧,请同学们为大家描述一下有关燃烧的知识并对同学们所知道的燃料进行分类。
归纳:
燃料的燃烧是一种化学变化,燃烧过程中,化学能转化为内能。
燃料的种类:
固体燃料(木柴、煤等)、液体燃料(汽油、柴油等)和气体燃料(煤气、天然气等)
1.问题:
如果一个家庭使用不同燃料烧水做饭,消耗量相同吗?
为什么?
如何比较不同燃料放热的多少呢?
(控制变量法)
引入热值的定义:
1Kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值。
单位:
J/Kg
看书23页,了解一些燃料的热值并强调其物理意义。
(板书)燃料的热值的有关慨念、公式、单位。
Q=mq
2.思考:
(1)热值这一物理量的意义是什么?
比如:
无烟煤的热值是3.4×10
J/kg表示:
________________。
(2)燃料的热值是物质的一种属性,它只与______有关;与_________和________无关。
3.例题
(1):
无烟煤的热值为3.4×10
J/kg,现有无烟煤2kg,选其中的一半完全燃烧,放出的热量是多少?
剩余的无烟煤的热值是多少?
(要求学生先自己解答,教师在详细讲解并规范板书在黑板上。
)
课堂练习:
已知天然气的热值为7.5×10
J/m
完全燃烧8m
的天然气放出的热量是多少?
若这些热量全部由热值是3.0×10
kg的焦炭来提供,应完全燃烧_____kg的焦炭。
(二)热机的效率
1.热机是利用燃料来做功的装置。
化学能转化成机械能(做功)。
2.热机的效率:
用来做有用功那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。
热机效率是热机性能的一个重要指标。
热机的各种损失中,废气占最多,应减小废气的能量损失。
由于损失的原因比较多,所以热机的效率一般都较低。
(参阅课本中的几种热机的效率,内燃机的能流图以及火电站的能流图。
)
3.如何提高热机效率的效率?
让燃料尽可能充分燃烧,减小内能损失,运动部件润滑良好。
4.内能对环境的影响。
(1)废气污染(CO、SO
、酸雨),
(2)噪声污染。
5.保护环境,减小污染措施。
(1)改进燃烧设备,采取集中供热,加装消烟除尘装置。
(2)提高内能的综合利用率。
把直接烧煤、燃油改为烧其工业副产品;把内能的一次利用变为多次利用(如用余热供暖等)。
(3)充分开发、利用污染小或无污染的能源(如太阳能等)。
我国政府非常重视环境问题,把发展经济与保护环境放到了同等重要的位置。
只要我们大家都能像重视生命一样重视环境,责无旁贷地承担起保护环境的义务,难题也就变得不难了,就一定能使天更蓝、水更清。
6、例题解析:
王小聪同学的家住于新农村建设示范村里,他父亲年前拉回了一套液化石油气灶具。
液化石油气热值为3.5×107J/kg,将质量为5kg,初温为20℃的水加热到100℃需燃烧液化石油气80g。
(1)水吸热多少热量?
(2)煤气灶加热水时的效率?
引导:
(1)学生读题,理解题意。
(2)明确各物理量。
(3)选择正确的公式。
解析过程:
(1)Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg・℃)×5kg×(100℃–20℃)=1.68×106J
(2):
Q=mq=0.08Kg×3.5×107J/kg=2.8×106J
η=Q吸/Q总=1.68×106J/2.8×106J=60%
7.(总结)
(1)燃料的热值是物质的一种属性,它只与物质的种类有关;与燃料的质量、形态和是否完全燃烧均无关。
(2)提高热机效率的方法:
使燃料充分燃烧;减少各种能量损失;减少各部件间的摩擦。
板书:
第二节热机的效率
1.燃料的热值
(1)定义:
(2)符号及单位:
(3)公式:
Q=mq
2.热机的效率
(1)定义:
(2)通过效率方法:
作业设计:
课题:
第三节能量的转化和守恒
课型:
新授课主备教师:
李宏
教学目标:
1.知识与技能
(1)通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以互相转化。
(2)知道能量守恒定律,能举出日常生活中能量守恒的实例。
(3)初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。
(4)认识到日常生活中合理利用能源与节约能源的重要性。
2.过程与方法
(1)能在观察物理现象或物理学习过程中发现一些问题。
有初步的提出问题的能力。
(2)通过参与科学探究活动,初步认识科学研究方法的重要性。
有对信息的有效性作出判断的意识。
(3)学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律,尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。
有初步的分析概括能力。
3.情感态度与价值观
(1)能保持对自然界的好奇,初步领略自然现象中的美妙与和谐,对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感。
(2)具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。
(3)养成实事求是、尊重自然规律的科学态度,不迷信权威,具有判断大众传媒是否符合科学规律的初步意识。
教学重点:
能量转化与守恒
教学难点:
能量的转移与转化有一定的方向性
教法:
举例、引导、讲授
学法:
阅读、交流讨论。
教学准备:
课本27页的小实验所需器材。
课时安排:
1课时
本节课设计思路
本节内容是对本章及以前所学物理知识从能量的观点进行了一次综合、深化和再认识.教材首先分析自然界中各种能量之间的转化,揭示它们之间的本质联系:
能量,并分析一系列熟知的能量转化的事例,指出能量的转化与守恒.最后阐述了能的转化与守恒定律的普遍性和重要性.
能量守恒定律是一个实验规律,列举能量转化的实例,是学生理解和掌握能量守恒的基础,因此在教学过程中要充分利用学生已知知识,对这些实例中的能的转化进行具体分析.
在教学过程中,强调定律的两个方面:
转化与守恒.另外还要强调该定律的普遍性和重要性,可列举19世纪的自然科学史对学生进行教育.
“能量转移和转化的方向性”是本节教学的一个难点.教学时借助学生熟悉的生活实例介绍,并帮助他们初步了解有关知识.教材中是以“水往低处流(瀑布)”“热水中的冰块”等引入“自发过程”及其方向性问题的,其中功热转换过程、热传导过程以及气体自由膨胀过程的方向性问题,在教学中应通俗解释有关问题。
教学过程:
一.情境引入
1.进行几个小实验,注意观察现象:
(1)来回迅速摩擦双手,手会感觉到热。
机械能转化为内能。
(2)黑塑料袋内盛水,插入温度计后系好,放在阳光下,过一会儿,可观察到温度升高。
光能转化为内能。
(3)小电扇转动起来,光能转化为电能再转化为机械能。
(4)钢笔杆能够吸引小纸片,机械能转化为电能。
学生思考现象产生的原因
二.能量的转化
教师总结:
经过长期的探索,发现各种现象不是彼此孤立,而是相互联系的。
用能量的概念及能量转化的观点,可以反映这种联系,在一定的条件下,各种形式的能量可以相互转化。
师生互动:
上述现象中能量的形式发生了改变,有无能量形式不改变的现象呢?
你能利用书桌上的物品设计两个小实验吗?
学生设计并作实验,讨论从中悟出:
(1)能量可以转化,转化时能的形式改变
(2)能量可以转移,转移时能的形式没有变
结论:
能量不仅可以转化而且可以转移,在能量转移的过程中能量形式没有变。
三.能量的转化和守恒
1.思考课本28页的“想想议议”。
乒乓球弹起后为什么最终静止?
老师实验:
乒乓球自由落在地上弹起来,最终会静止。
通过讨论乒乓球的运动过程,提示学生机械能减少了,是不是能量丢失了?
实际上是通过摩擦把机械能转化为内能。
从而引出能量守恒定律。
2.归纳能量守恒定律的内容:
能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
3.分析守恒定律的内容。
即突出“转化”和“守恒”,强调各个词语的意义。
说明:
(1)尽管有的时候,物体某种形式的能量,可能转移到几个物体或转化成几种形式的能量,但能量的总量不变。
就是说某物体损失的能量等于几个物体得到的能量的总和。
(2)能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。
能量守恒定律普遍适用。
在形形色色的自然现象中,只要有能量的转化,就一定服从能量守恒的规律。
从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象,大到宇宙天体的演变,小到原子核内部粒子的运动,都服从能量守恒的规律。
(3)能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。
人类认识自然,就要根据种种自然现象,总结规律,能量守恒定律就是人类总结出的规律之一,而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律。
(4)能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。
纵观人类科学技术进步的历史,也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。
从原始人钻木取火,到水能利用;从蒸汽机发明,到电能的利用;从太阳能,到核能的利用。
人类总是在认识、利用能源,逐步实现能量的转化。
四.课堂小结
本节课我们学习了能量守恒定律,熟记定律内容,并会用定律分析实际能量转化和转移的实例。
课内练习
1、下列现象中,只有能的转移而不发生能的转化的过程是()
A.子弹从枪膛射出B.用火焰烧开水时,水温升高
C.电灯发光D.冬天用手摸户外的东西感到冷
2、写出下列现象中能量的转化或能量的转移关系。
①木炭燃烧发出光和热。
化学能转化为内能
②冬天双手互相摩擦感觉暖和。
机械能转化为内能
③用钢锉锉工件,工件发热。
机械能转化为内能
④水轮机带动发电机工作。
水能转化为电能
⑤点燃爆竹后,爆竹腾空而起。
化学能转化为动能
⑥给蓄电池充电。
电能转化为化学能
⑦热水瓶中的水蒸气把瓶塞冲起。
内能转化为动能
⑧风吹动帆船前进。
风能转化为动能
⑨人跑动时,身体发热出汗。
机械能转化为内能
⑩一杯热水慢慢变凉。
热传递
3、不同的物理现象往往遵循同一物理规律,例如:
跳伞运动员从空中徐徐下降;刹车后,水平路面上行驶的公交车逐渐减速停靠在车站。
这些现象中能量转化的共性是()
A物体的动能全部转化为重力势能
B物体的重力势能转化为其他形式的能量
C其他形式的能量转化为物体的机械能
D物体的机械能转化为其他形式的能量
4.思考:
“永动机”能实现吗?
为什么?
板书:
第三节能量的转化和守恒
1、在一定条件下,各种形式的能量都可以相互转化。
能量还可以从一个物体转移到另一个物体。
2、能量守恒定律内容:
能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
作业设计:
课题:
第十四章内能的利用
课型:
复习课主备教师:
李宏
教学目标:
1.知识与技能
(1)知道热机的工作原理和汽油机的工作过程;能正确判断内燃机的四个冲程。
(2)能够正确区分汽油机与柴油机的主要异同点。
(3)理解热值的含义,会利用公式Q=mq及变形公式进行燃料燃烧放热的计算。
(4)能从能量的转化和转移的角度认识效率;会利用公式计算火炉和热机的效率。
(5)从生活中的实例分析,理解能量的转化和守恒定律。
2.过程与方法
(1)列举和观察事例,知道能量转化和守恒,具备用能量转化和守恒的观点分析问题的能力。
(2)通过相关计算,培养学生的计算能力。
3.情感态度价值观通过了解热机,知道内能的利用在人类社会发展中具有重要意义,养成学生用科学的热情;同时通过学习热机效率,养成学生具有一定的环保意识。
教学重点:
1.热值的概念和单位,以及锅炉、燃气灶、太阳能热水器等烧水效率的相关计算。
2.内燃机的基本构造和工作原理及工作过程。
教学难点:
热机效率的计算、火炉的效率的计算及力热的综合计算。
教法:
知识归纳、讲授,习题讲解。
学法:
知识归类,讨论,练习。
教学准备:
汽油机和柴油机模型,挂图,习题。
课时安排:
1课时
教学过程:
一.知识点复习。
(学生翻阅课本17至28页)
1.热机是将能转化为能的机械。
2.内燃机是由、、、四个冲程组成的。
3.1kg的某种燃料燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值,煤的热值是3×107J/kg,其物理意义是,某种燃料的热值与其质量。
4.热值的物理量符号,单位,热量计算公式。
5.与之比叫做热机的效率,热机的效率总是。
6、完成下表中的填空
内燃机的工作过程
进气门开
关
排气门开
关
活塞的运
动
曲轴的运
动
能量的转化
吸气冲程
开
关
向下
半周
压缩冲程
向
周
能→能
做功冲程
向
周
能→能
排气冲程
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